專利名稱：熱交換管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沿縱向等間隔設(shè)置有平面橫肋的熱交換管，這些橫肋具有從橫肋平面彎起約90°、分布在橫肋表面上的渦流凸片。
為改善橫肋的熱交換性能，采用了從橫肋表面垂直豎起、突起在流體流中的渦流凸片(旋流底部)，該渦流凸片具有矩形橫截面。它們在橫肋材料上沖壓、彎曲而成，其長度方向與流體流動方向平行。
與無凸起的橫肋相比，這種渦流凸片大大改善了熱交換性能，然而其缺點(diǎn)是與改善的傳熱相比，出現(xiàn)了超比例的壓力損失。
本發(fā)明的任務(wù)是對本文開始部分所描述的熱交換管采取一定措施，避免在改善傳熱性能時(shí)壓力損失超比例地增加。
該任務(wù)的解決方案是采用基本上是三角形的渦流凸片，它們沿著與穿過管軸、且與流體流動方向平行的熱交換管縱平面成一角度。
按照渦流凸片的這種特殊結(jié)構(gòu)和布置，沿流動方向看，渦流凸片后方的流體旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生了縱渦。借助這種縱渦，肋片附近的、基本上反映了熱阻的邊界層在相當(dāng)小的能量消耗下在一定程度上出現(xiàn)環(huán)流。這樣，由于產(chǎn)生了很強(qiáng)的垂直于流體流動方向的旋流，在肋片附近的熱流體層或冷流體層將由遠(yuǎn)離肋片處的冷流體層或熱流體層來代替。這種摩擦極小的縱渦使渦流凸片后面區(qū)域局部的傳熱性能明顯得到改善，從而不增加壓力損失就可明顯地從總體上提高傳熱系數(shù)。
本發(fā)明的渦流凸片對于各種熱交換管的橫截面都可體現(xiàn)出它的優(yōu)越性。也就是說，在圓形、橢圓形或者楔形的帶肋片管中都可采用這種渦流凸片。
當(dāng)渦流凸片具有一個(gè)沿流體流動方向增高的穹棱時(shí)，在每片渦流凸片后面能產(chǎn)生特別強(qiáng)的縱渦，它沿流動方向可延伸得較遠(yuǎn)。
渦流凸片沿著流體流動方向和與其相垂直的方向錯(cuò)開設(shè)置將進(jìn)一步完善本發(fā)明的構(gòu)思。
上述錯(cuò)開設(shè)置應(yīng)這樣安排，使縱渦彼此不產(chǎn)生不利的影響。
為了改善流過管內(nèi)的流體和經(jīng)過肋片管的流體之間的熱傳導(dǎo)，穹棱沿管表面方向增高。
與此相關(guān)，內(nèi)部試驗(yàn)指出，渦流凸片與熱交換管縱平面之間的夾角為10°-30°，尤其在15°左右時(shí)，將進(jìn)一步提高傳熱效果。
一種優(yōu)選的渦流凸片布置為凸片的長度L與其最大高度H之比約為3∶2至3∶1，最好為3∶1.75。由此確定了橫肋上相應(yīng)的沖口，這種形式的沖口是考慮了下述幾方面的要求而作出的折衷選擇a)局部傳熱系數(shù)高;
b)對橫肋內(nèi)部的熱流影響小;
c)壓力損失小;
d)制造簡單;
e)熱浸鍍鋅沒有問題。
讓渦流凸片的最大高度大體上與肋片間距相當(dāng)，凸片就可能進(jìn)入到相鄰橫肋的邊界層中去。除了破壞邊界層外，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是按常規(guī)進(jìn)行熱浸鍍鋅時(shí)，保證渦流凸片與相鄰橫肋牢固連接。此外，采用這種結(jié)構(gòu)后，渦流凸片熱交換面的熱工性質(zhì)將通過這種十分有利的肋片效率( 1/2 高度)而得到改善。也就是說，熱量從渦流凸片表面流向兩個(gè)彼此相鄰的肋片，或者反過來流。
當(dāng)渦流凸片的端棱與橫肋表面夾角β＜90°時(shí)，凸片的后截面會有這樣的優(yōu)點(diǎn)渦流凸片可直接確定兩相鄰橫肋的間距，如果渦流凸片與端棱有關(guān)的一部分是向后切的話，就可用來達(dá)到這一點(diǎn)。
渦流凸片相對于熱交換管縱平面對稱地分布在其兩側(cè)的結(jié)構(gòu)布置使其制造十分方便。
渦流凸片可以只從橫肋的一側(cè)或者從兩側(cè)彎起，當(dāng)渦流凸片交替地從兩側(cè)彎起時(shí)能達(dá)到合適的、產(chǎn)生吸吹效應(yīng)的壓力差，這種吸吹效應(yīng)對邊界層結(jié)構(gòu)有積極作用，即減小了邊界層厚度。
對流體能從兩個(gè)相對方向流入的熱交換管，可以將渦流凸片相對于垂直縱平面對稱布置，以便在每一個(gè)入流側(cè)面，特別是對圓形或橢圓形熱交換管都得到最佳的傳熱性能。這種渦流凸片可以制成等邊或不等邊的三角形。
下面根據(jù)附圖所描述的實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。其中

圖1是帶肋片楔形熱交換管沿縱向的透視圖;
圖2是圖1熱交換管的正視圖;
圖3是帶渦流凸片的橫肋表面區(qū)的放大透視圖;
圖4描述了另一個(gè)實(shí)施例中三個(gè)相鄰的帶渦流凸片的橫肋之間的區(qū)域。
圖1和圖2中用1來表示楔形熱交換管，其內(nèi)側(cè)流過蒸汽狀的流體，外側(cè)沿圖中箭頭方向FSR流過冷氣體流。
熱交換管1上裝有許多彼此間隔為A的平面橫肋2。橫肋2是矩形的。
用熱浸鍍鋅方法將橫肋2固定在熱交換管1上。
為了提高傳熱性能，從橫肋2(圖1至3)上彎出渦流凸片3，該渦流凸片3的橫截面大體為不等邊三角形，且從肋平面彎出大約90°。它沿著與穿過管軸RA且平行于流體流動方向FSR的管子縱平面RLE的夾角α為15°的方向延伸。此外，它具有沿流體流動方向FSR以及沿管表面11方向增高的穹棱4。
渦流凸片3的長度L與其最大高度H之比為3∶1.75，最大高度H大體上與肋片間距A相等。
正如圖2所特別指出的那樣，這些渦流凸片3無論是沿著流體流動方向FSR還是與其相垂直的方向彼此都錯(cuò)開設(shè)置。還如圖2所表示的那樣，渦流凸片3對稱地布置在縱平面RLE的兩側(cè)。
渦流凸片3還形成了摩擦很小的縱渦5，該縱渦確保渦流凸片3后面的區(qū)域局部熱交換充分，它借助于其強(qiáng)渦旋破壞并改變了橫肋2上的邊界層，肋片附近的熱流體層或冷流體層不斷地由遠(yuǎn)離肋片處的冷流體層或熱流體層取代。
標(biāo)號6表示由沖壓區(qū)10凹線棱12形成的薄邊界區(qū)。
圖4給出了一種具體結(jié)構(gòu)形式，其中渦流凸片3′的端棱7與橫肋2的表面8的夾角β＜90°，這種結(jié)構(gòu)可以通過渦流凸片3′來確定相鄰橫肋2的間隔，因?yàn)闇u流凸片3′的切口邊向后，使其頂端9與沖壓區(qū)10外面的相鄰橫肋相接觸。
附圖標(biāo)記1.熱交換管2.橫肋3.渦流凸片4.穹棱5.縱渦6.渦流凸片3后面的區(qū)域
7.渦流凸片3的端棱8.橫肋2的表面9.渦流凸片3′的頂端10.沖壓區(qū)11.熱交換管1的表面12.凹線棱3′.渦流凸片α.渦流凸片3與熱交換管縱平面RLE之間的夾角β.渦流凸片3′渦棱7與橫肋2表面8之間的夾角FSR.流體流動方向A.橫肋2的間距RA.熱交換管的管軸RLE.熱交換管縱平面L.渦流凸片3的長度H.渦流凸片3的高度
權(quán)利要求
1.帶有沿縱向等間隔設(shè)置的平面橫肋的熱交換管，上述橫肋具有從橫肋平面彎起約90°、分布在橫肋表面的渦流凸片，其特征在于該渦流凸片[3，3′]大體上為三角形，它沿著與穿過管軸[RA]、且與流體流方向[FSR]平行的熱交換管縱平面[RLE]成一角[α]的方向延伸。
2.按照權(quán)利要求1所述的熱交換管，其特征在于渦流凸片〔3，3′〕具有一個(gè)沿流體流動方向〔FSR〕增高的穹棱〔4)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的熱交換管，其特征在于渦流凸片〔3，3′〕沿流體流動方向〔FSR〕和與其相垂直的方向彼此錯(cuò)開設(shè)置。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱交換管，其特征在于穹棱〔4〕沿著管表面〔11〕的方向是增高的。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱交換管，其特征在于渦流凸片(3，3′)與熱交換管的縱平面(RLE)之間的夾角α為10°至30°，最好為15°左右。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱交換管，其特征在于渦流凸片(3，3′)的長度(L)與其最大高度(H)之比大約為3∶2至3∶1，最好為3∶1.75。
7.按照權(quán)利要求6所述的熱交換管，其特征在于上述最大高度(H)大體上與肋片間距〔A〕相當(dāng)。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱交換管，其特征在于渦流凸片〔3′〕的端棱〔7〕與橫肋〔2〕的表面〔8〕之交角β＜90°。
9.按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱交換管，其特征在于渦流凸片〔3，3′〕相對于熱交換管的縱平面〔RLE〕對稱地分布在其兩側(cè)。
10.按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的熱交換管，其特征在于渦流凸片〔3，3′〕成對地、交替地朝橫肋〔2〕的兩側(cè)彎起。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱交換管(1)，該熱交換管(1)的平面橫肋(2)上設(shè)置有大體上是三角形的渦流凸片(3)，上述渦流凸片沿著與穿過管軸(RA)、且與流體流動方向(FSR)平行的平面成一夾角(α)的平面延伸。該渦流凸片(3)是從橫肋平面上沖壓而成的，并彎轉(zhuǎn)90°左右。上述渦流凸片具有一個(gè)沿流體流動方向(FSR)及沿?zé)峤粨Q方向增高的穹棱(4)。這樣，在渦流凸片(3)后面形成了使邊界層出現(xiàn)環(huán)流和改善傳熱的縱渦(5)。
文檔編號F28F1/24GK1035352SQ88108840
公開日1989年9月6日 申請日期1988年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月3日
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